1. การผสมองค์ประกอบที่ช่วยเพิ่มความทนทานต่อแรงกระแทก
(1) นิกเกิล (Ni): สารเพิ่มความเหนียวของอุณหภูมิ-ต่ำที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด
กลไก: Ni ลดระดับการอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านแบบเปราะ-แบบเหนียว (DBTT)ของ Q355GNH มันทำให้เฟสออสเทนไนต์คงที่ที่อุณหภูมิต่ำ ชะลอการเปลี่ยนแปลงของออสเทนไนต์ไปเป็นมาร์เทนไซต์ที่เปราะ และส่งเสริมการก่อตัวของเฟอร์ไรต์ที่ละเอียดและสม่ำเสมอ-โครงสร้างจุลภาคเพิร์ลไลต์
ผลกระทบ: โดยทั่วไปแล้ว Q355GNH จะมี Ni 0.20–0.50% ปริมาณ Ni 0.30% สามารถเปลี่ยน DBTT จาก -20 องศา (ไม่มี Ni) เป็น -40 องศา ช่วยเพิ่มพลังงานกระแทกที่ -40 องศา (เช่น จาก<27J to ≥34J, meeting GB/T 4171 requirements).
บันทึก: Excessive Ni (>ไม่จำเป็น 0.60%) เนื่องจากช่วยเพิ่มความเหนียวได้เล็กน้อยแต่เพิ่มต้นทุนวัสดุ
(2) แมงกานีส (Mn): ปรับสมดุลความแข็งแรงและความเหนียว
กลไก: Mn ละลายในเฟอร์ไรต์เพื่อปรับแต่งขนาดเกรน (ผ่านการยับยั้งการเจริญเติบโตของเกรนระหว่างการให้ความร้อน) และเพิ่มความสม่ำเสมอของเฟอร์ไรต์-โครงสร้างเพิร์ลไลต์ นอกจากนี้ยังชดเชยผลกระทบที่เปราะของซัลเฟอร์ (S) ด้วยการสร้างการรวม MnS (ซึ่งมีอันตรายน้อยกว่า FeS)
ผลกระทบ: Q355GNH ต้องการ 0.45–1.60% Mn ปริมาณ Mn ปานกลาง (1.0–1.4%) ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแข็งแรงของผลผลิตมากกว่าหรือเท่ากับ 355MPa ในขณะที่ยังคงความเหนียวที่ดี Mn ต่ำเกินไป (<0.60%) leads to coarse grains and reduced toughness, while too high Mn (>1.60%) อาจก่อตัวเป็นเบนไนต์แข็ง เพิ่มความเปราะ
(3) ทองแดง (Cu) และโครเมียม (Cr): การปกป้องแบบเสริมฤทธิ์กันพร้อมแรงกระแทกที่ควบคุมได้
กลไก: Cu (0.20–0.60%) และ Cr (0.30–0.80%) เป็นองค์ประกอบการผุกร่อนเบื้องต้นสำหรับ Q355GNH แต่ยังช่วยเสริมความแข็งแกร่งทางอ้อมด้วย พวกมันส่งเสริมการก่อตัวของชั้นสนิมที่หนาแน่นและเกาะติดกัน ( -FeOOH) ซึ่งป้องกันการกัดกร่อน-เกิดรอยแตกขนาดเล็ก (ซึ่งทำให้ความทนทานลดลง)
ผลกระทบ: When kept within standard ranges, Cu and Cr do not harm toughness. However, excessive Cr (>0.80%) may form hard Cr-rich carbides (e.g., Cr₇C₃) at grain boundaries, increasing brittleness; excessive Cu (>0.60%) อาจทำให้เกิด "ภาวะร้อนสั้น" (การแตกร้าวระหว่างการประมวลผล) และลดความเหนียว
2. สิ่งเจือปนที่ทำให้ความเหนียวของแรงกระแทกลดลง
(1) ฟอสฟอรัส (P): ผู้สนับสนุนความเปราะบางที่สำคัญ
กลไก: P แยกตัวอย่างรุนแรงที่ขอบเขตของเกรนเฟอร์ไรต์ ส่งผลให้พันธะตามขอบเกรนอ่อนลง โดยจะเพิ่ม DBTT อย่างรวดเร็วและลดพลังงานกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ (เช่น 0.03% P สามารถลดพลังงานกระแทก -40 องศาจาก 40J เหลือ 20J)
ข้อกำหนดการควบคุม: GB/T 4171 มอบอำนาจ P น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.035% สำหรับ Q355GNH สำหรับการใช้งานในสภาพอากาศที่เย็นจัด (เช่น การบริการ -40 องศา) มักจะถูกควบคุม P ให้อยู่ที่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.025% เพื่อให้มั่นใจถึงความเหนียว
(2) ซัลเฟอร์ (S): ก่อให้เกิดการรวมตัวที่เป็นอันตราย
กลไก: S ทำปฏิกิริยากับ Fe เพื่อสร้าง FeS ซึ่งเป็นจุดรวม-จุดหลอมเหลว-ต่ำที่สะสมอยู่ที่ขอบเขตของเกรน FeS ทำให้เกิด "ความเปราะเย็น"-มันแตกง่ายภายใต้แรงกระแทก โดยเฉพาะที่อุณหภูมิต่ำ
ข้อกำหนดการควบคุม: S ต้องน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.035% (GB/T 4171) ในทางปฏิบัติ S มักถูกควบคุมให้น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.020% โดยการเติม Mn (เพื่อสร้าง MnS ซึ่งมีความเหนียวมากกว่าและเป็นอันตรายต่อความเหนียวน้อยกว่า)
(3) คาร์บอน (C): มีความสมดุลอย่างเคร่งครัดเพื่อหลีกเลี่ยงความเปราะบาง
กลไก: C เสริมความแข็งแกร่งให้กับเหล็กด้วยการสร้างคาร์ไบด์ แต่ลดความเหนียวลงด้วยการเพิ่มปริมาณเพิร์ลไลต์ (เพิร์ลไลต์นั้นแข็งกว่าและมีความเหนียวน้อยกว่าเฟอร์ไรต์) C ที่มากเกินไปจะส่งเสริมให้เกิดมาร์เทนไซต์ที่เปราะในระหว่างการทำความเย็น
ข้อกำหนดการควบคุม: C ≤0.19% for Q355GNH. A low C content (0.12–0.16%) ensures a ferrite-rich microstructure (≥60% ferrite), maintaining high impact toughness; C >เพิ่มปริมาณเพิร์ลไลต์ 0.19% และลดความเหนียวลง
3. ติดตามองค์ประกอบที่ดี-ปรับแต่งความแข็งแกร่ง
อะลูมิเนียม (อัล): เพิ่มเป็นสารกำจัดออกซิไดเซอร์ (อัลรวมมากกว่าหรือเท่ากับ 0.020%) ทำให้อัลสร้างอนุภาค AlN ที่จะปักหมุดขอบเขตเกรน ป้องกันไม่ให้เกรนหยาบในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน เม็ดละเอียดช่วยเพิ่มความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำ-ได้อย่างมาก
ไนโอเบียม (Nb) หรือไทเทเนียม (Ti): Optional additions (Nb: 0.015–0.060%; Ti: 0.02–0.10%), they form carbides/nitrides that refine grains and strengthen the matrix without reducing toughness-ideal for thick Q355GNH plates (e.g., >50 มม.) ซึ่งมีความเสี่ยงที่จะเกิดการหยาบของเมล็ดพืช
